微創新與跨學科是怎樣「煉」成的

■「教育信息化2.0行動計劃專題解讀」

推動創客教育的可持續發展，需要打造從物理空間、課程體系、師資隊伍到評價機制等的生態系統，而其中有關教育目標和教育內容的塑造問題，意義重大，關涉創客教育的發展方向。

就當前而言，創客教育的內涵式發展需要將創客教育置於創造教育和STEM教育的背景當中思考，前者涉及創客教育的目標定位，後者涉及創客教育的內容選擇。

創客教育的目標定位：從微創新1.0到微創新3.0

自創客教育產生以來，大部分學者都認同創客教育重在培養學生的創新能力，但是，如何理解中小學生的創新能力，創客教育能夠培養中小學生的何種創新能力，卻語焉不詳，缺乏清晰的認識。

筆者認為，中小學生與成人創客不同，追求不切實際的創新反而不利於學生創新能力的培養，因此，筆者更願意採用《中國學生髮展核心素養》的劃分方法，將創客教育的核心目標對標為六大核心素養之一的「實踐創新」，即基於實踐的創新，強調「始於實踐、終於創新」之意。

實踐創新可以滲透於不同學科，就創客教育而言，主要強調基於造物的創新。

人類的創造性活動包含不同的創新水平，根據創造結果的影響範圍可以區分為類創造和內創造。

從人類社會的角度看，類創造是人類社會發展的新突破，要求對某個產品、規則或服務的全部或核心部分做出開創性設計，甚至是相對已有產品、規則或服務的替代性發明，可以稱之為原始創新（原發性創新、顛覆性創新）；從個體發展的角度看，內創造則要求個體能利用其掌握的知識和工具解決一個自己未曾解決的真實問題，往往表現為一種以模仿為主的學習行為，但對其個人而言是一項全新的嘗試。

類創造不是一蹴而就的，有一個從量變到質變的演化過程，只有當微創新累積到一定程度導致原有設計發生根本性改變或者顛覆性創新，才能從內創造躍遷為類創造。

所謂微創新，就是始於類創造中的模仿學習，需要在了解原有產品、規則或服務的基礎上做一些有意義的改變或調整，但並不是從根本上改變原有的設計。

囿於不成熟、不完善的專業知識，中小學生很難完成顛覆性或原發性的類創造，一般只能做出相對學生個體的內創造，以及介於兩者之間的微創新，因此將其創新能力的培養定位在微創新更具現實意義，這也正是中小學創客教育與創造發明活動的一個重要區別。

在創客教育實踐當中，微創新同樣可以表現出不同的水平層級。

本文基於「始於實踐、終於創新」的理念，強調微創新的起點應當從學會「複製」開始，即能夠通過模仿操作，使用特定的工具、方法、材料模擬或再現生產生活中既有科技產品的功能或工作過程，在此過程中習得造物的基礎知識和基本技能，再逐步提升學生的微創新能力。

微創新對原創事物的改變或調整，也存在不同的水平，從教育心理學的角度，可以區分為適合近遷移的微調和需要遠遷移的重構，前者只是對原有產品、規則或服務做一些要素或參數上的修改，後者則需要具備一定的跨學科整合能力，對原有產品、規則或服務做一些結構上的再設計，因此，微創新可以劃分為如下三種水平：

微創新1.0：複製（奠基）——模擬/再現，用新的工具、方法或材料解決一個有成熟解決方案的老問題，強調實踐能力與經驗的積累；

微創新2.0：微調（近遷移）——增/減，只是要素或參數上的微調，開始創新思維的引領和新創意的萌芽；

微創新3.0：重構（遠遷移）——再設計，強調視域融合與跨學科整合，實現結構性的變化。

正如學習書法要經歷描紅、臨摹、創造等階段，創客教育中的實踐創新同樣要經歷這一過程。

遺憾的是，現階段的創客教育大多停留於微創新1.0，側重模擬或模仿，導致創客作品雷同、缺乏個性和創造性的現象非常普遍。

創客教育走向微創新2.0和3.0，一方面需要教師準確評估學生作品的微創新水平，另一方面，教師需要根據微創新的不同水平對學生進行針對性的引導。

注意，微創新中的微調和重構不是隨意的改變，而是符合某種需求或有邏輯的改變，也就是說，學生必須學會比較、分析和反思各種可能的改變方案，並做出合適的選擇。

例如，即便是微創新2.0對元素的增/減操作，在一個具體的創客作品中就可能有無數種組合方案，引導學生形成增/減的意識，學會對不同組合方案的評價和比較，是培養其微創新2.0能力的重要途徑。

創客教育的內容選擇：從STEM1.0到STEM4.0

創客教育是一種基於真實情境的、以技術性資源（如開源軟硬體）為平台的造物活動，因此具有先天的學科融合優勢，是開展STEM教育的重要途徑。

然而，學科融合併不會因為造物就自然形成，深度融合更需額外的努力。

因此，從STEM教育的角度進一步審視創客教育顯得尤為重要。

根據多學科內容融合的程度不同，可以把STEM教育的發展水平分成不同的層次，如下四個層次的劃分即是一種界限較為清晰的分類。

STEM教育1.0：學科中心取向的STEM教育，強調以學科為單位，各個學科分別促進STEM中某個單一學科知識的學習和掌握，因此，其更為準確的描述應該是以分科課程開展的STEM教育。

三年前，我們分析美國「項目引路」和「變革方程」兩個大型STEM教育資料庫，發現其中大部分的STEM教育資源均屬於這一水平，表明美國當時倡導STEM教育的初衷主要是為了補救其日益弱化的理工科教育基礎，直至近幾年才開始關注學科間的融合。

我國在引入STEM教育理念時，則因學科取向的理工科教育較為紮實而有所不同。

STEM教育2.0：學科綜合取向的STEM教育，通常以主題活動或項目學習的方式開展，關注主題或項目中有沒有捲入多個學科的知識內容，本質上是在STEM教育1.0的基礎上做加法，學科知識內容之間沒有形成緊密的邏輯關係，在實際教學中往往滿足於是否有多個學科的參與，教學評價停留於有或無的判斷，學科邊界依然清晰，學生容易表現出碎片化學習的特點，可詬病為打鉤式的STEM教育。

STEM教育3.0：學科交叉取向的STEM教育，通常也是以主題活動或項目學習的方式開展，但更關注捲入的各個學科知識內容背後的思想方法，注重學生在解決問題的過程中對這些來自單一學科知識的深度理解，進而促進不同學科知識之間的聯通，此時學科邊界已經模糊，因此是一種比較成熟的學科整合意義上的STEM教育。

STEM教育4.0：學科融合取向的STEM教育，需要融合多個學科內容，形成內容體系相對穩定的若干STEM課程，學科邊界已然消失，因而，這樣的課程就是真正意義上相對學生先修的相關學科課程的後設課程。

要形成內容體系相對穩定的多學科融合的課程，必然要求捲入的不同學科內容具有內在邏輯性和外在關聯性，有一個系統的課程框架，因此這種課程特別有利於學生系統性思維和跨學科整合能力的培養，甚至催化學生新觀念和新理論的生成。

這一分層體系，本質上將指向學生不同思維水平的培養，可藉此拓展比格斯等人的「SOLO（Structure of the Observed Learning Outcome，觀察到的學習結果的結構）」教育評價理論。

其中，STEM教育1.0相當於單點結構層次，學生只能用單一學科知識分析或解決問題，缺乏多學科視野；STEM教育2.0相當於多點結構層次，學生能夠使用多個學科知識形成分析或解決問題的思路，但卻未能把這些思路有機地整合起來，不能覺察到不同學科知識之間的聯繫；STEM教育3.0相當於關聯結構層次，學生能找到基於多個學科的分析或解決問題的思路，能夠把這些思路結合起來思考形成對某個問題的全面認識並做交叉驗證，或形成不同的解決問題的方案並進行比較分析，乃至重新塑造認知結構；STEM教育4.0相當於拓展抽象層次，學生能夠對問題進行系統思考、開放拓展和抽象概括，能從理論的高度分析問題，而且能夠深化和催生新的問題，使問題本身的意義得到拓展，乃至最終形成新觀念和新理論。

將STEM教育的四種層次拓展為SOLO的四種水平，不僅刻畫了四種STEM教育水平所能彰顯的教育價值，把握STEM教育的本質，更有利於在教育實踐中開展教學評價，不斷推進STEM教育向高水平發展。

作為STEM教育的一種具體表現形式，創客教育也可以表現出上述四種層次和水平，但創客教育本身不是一門學科取向的課程，應當努力避免STEM教育1.0的水平。

換言之，一些地方將單一的程序設計課程、3D列印課程冠之以創客教育課程的做法，名不副實；而將創客教育當作訓練某些操作技能的做法，也相當於將創客教育異化為學科取向的技術課程，均不足取。

當然，STEM教育4.0對教師和學生的要求極高，少部分中學可以作為努力的目標，更多的學校如能將創客教育發展到第三層級即非常成功。

當創客教育能夠達到學科交叉水平時，學生的微創新2.0和3.0才能水到渠成。

套用著名認知心理學家皮亞傑的術語，創客教育基於「物理範疇」的造物，有其實踐創新的先天優勢，但如果只是停留於粗淺的造物和追逐於炫目的效果，而未能引向「邏輯概念」的塑造，則難有大的作為。

因此，從STEM教育四種水平所映射的不同思維水平，反審創客教育的價值訴求和內容選擇，對創客教育的內涵式發展彌足珍貴。

（作者系南京師範大學教育科學學院教授、博導）

《中國教育報》2018年09月29日第3版